Gellért, Gerda, Mercédesz2021. szeptember 24., péntek
Tudomány

Újabb lépéssel közelebb a hiperoncsillagokhoz

2020.12.09.NG
National Geographic Magyarország

Az ALICE kísérleti együttműködés legújabb eredménye közelebb hozta a hadronok közötti erős kölcsönhatás megismerését.

Hiperon csillag elképzelt művészi ábrázolása

 

A Nature tudományos folyóiratban megjelent friss tanulmány szerint ugyanis elsőként sikerült pontosan meghatározni a protonok és ritka omega (Ω) részecskék közötti kölcsönhatást. Ez az eredmény új távlatokat nyithat meg a csillagászati kutatásokban is, hiszen egy lépéssel közelebb visz ahhoz, hogy a szupernova robbanások utáni visszamaradt pulzárok szupersűrű, hideg maganyagát tudják vizsgálni a kutatók, ami közvetlen megfigyeléssel nem lenne lehetséges. Ezáltal olyan új elméleti modelleket dolgozhatnak ki, amelyek segítségével később a hiperoncsillagokra utaló jeleket kereshetnek sokcsatornás asztrofizikai módszerekkel (gravitációs hullámokkal, gamma- és rádióteleszkópokkal).

Művészi ábrázolás az ALICE kísérlet legújabb eredményéről, egy Ω− hiperon (balra) és egy proton (jobbra) kölcsönhatásáról
Forrás: cds.cern.ch

 

De mik is azok a hiperonok? Az atommagok protonjait és neutronjait kvarkok építik fel. Barionoknak nevezzük a három kvarkból álló részecskéket, így például a protont két u (up) és egy d (down) kvark, míg a neutront két d (down) és egy u (up) kvark alkotja.

Barionok szerkezete: a proton (uud) és a neutron (udd)

 

A kvarkok azonban hatfélék lehetnek, a könnyebb kvarkoktól a nehezebbek felé haladva: u (up), d (down), s (strange), c (charm), b (bottom), t (top). Az erős kölcsönhatást leíró elmélet, a kvantum-színdinamika, szerint a kvarkok önmagukban nem megfigyelhetőek, csak hadronokba bezárva, amelyek lehetnek pl. barionok, antibarionok vagy mezonok.

A kvarkok típusai: felül a könnyű u és d kvarkok, alul a nehezek: s,c,b,t.

 

A Nagy Hadronütköztetőben egyre nagyobb energiájú ütközéseket lehet létrehozni, amelyekben egyre nagyobb számban jelennek meg a nehezebb kvarkok. Ezekből – rövid időre – nehezebb barionok, úgynevezett hiperonok is keletkezhetnek. Hiperonokban már nem csak u és d kvarkok, hanem a nehezebbek is megjelennek. Ilyenek például a nagy görög betűkkel írt: lambda Λ0 (uds), a kaszkád Ξ(dss) vagy az omega Ω (sss).

Az omega Ω− (sss) hiperon.

 

A nagyenergiás mag- és részecskefizika egyik legfontosabb kérdése ma, hogy milyen kölcsönhatás van a különböző kvarkokból álló hadronok, például a barionok között. Különösen fontos kérdés, hogy mi a hatásmechanizmus a nehezebb kvarkok, illetve a belőlük felépülő nehéz hiperonok között.

A hiperonok közötti kölcsönhatást többek között azért is nehéz megmérni, mert nem sokkal a keletkezésük után elbomlanak. Ezt a pillanatot sikerült most elcsípni a CERN ALICE detektorának segítségével, ahol a protonok és az Ω részecskék közötti kölcsönhatást mértek a kutatók az Ω elbomlása előtt.
De vajon miért ennyire érdekes ez az eredmény?

Az ALICE kísérletben az Ősrobbanást (Big Bang) követő milliomod másodpercekben létrejött anyagot az úgynevezett kvark-gluon plazmát kutatják. Ez a forró, sűrű anyag szimmetrikus volt abban a tekintetben, hogy egyformán tartalmazta a kvarkfajtákat. A mai kihűlt Univerzumban azonban csak a legkönnyebb u és d kvarkokból álló barionos anyagot láthatjuk – elvétve találunk csak hiperonokat. Az azonban még nem bizonyított, hogy létezhet-e hiperonos, például s (strange) kvark tartalmú anyag a mai Világegyetemben.

Az ALICE kísérleti berendezés a CERN-ben szétszerelt állapotban 2020. júliusában.
Forrás: cds.cern.ch

 

„A mai tudásunk szerint hiperonok előfordulhatnak a szupernóva robbanások utáni visszamaradt pulzárok szupersűrű, hideg maganyagában – azonban ezek direkt megfigyelése nem lehetséges. A hiperoncsillagok, vagy más néven ritkaság-tartalmú csillagok modellezéséhez pontosan ismerni kellene a részecskék közötti kölcsönhatást, ami lehetővé teszi, hogy precízebb elméleti modelleket készíthessünk. Ha ez sikerül, akkor például a hiperoncsillagokra utaló jeleket kereshetünk a sokcsatornás asztrofizikai megfigyelésekkel: gravitációs hullámokkal, gamma- és rádióteleszkópokkal” – mondja dr. Barnaföldi Gergely Gábor a Wigner FK Nehézionfizikai Kutatócsoport vezetője, aki maga is tagja az ALICE kísérleti együttműködésnek.

A pulzárok (neutroncsillagok) belső szerkezetének modelljei.

 

„Jelen eredmény több szálon is kapcsolódik a Wigner Fizikai Kutatóközponthoz – fejti ki a kutató – egyrészt a Nehézionfizika kutatócsoportban elméleti modelleket dolgozunk ki a pulzárok belső szerkezetének megértésére; emellett a Magyar ALICE Csoport kísérleti kutatás-fejlesztései – az adatgyűjtő rendszer (DAQ), az időprojekciós kamra (TPC) és a belső nyomkövető rendszer (ITS) fejlesztései – jelentősen hozzájárultak ahhoz, hogy az ALICE kísérleti berendezésbe ki tudják mérni a barion és hiperon részecskék közötti kölcsönhatást.”

Hozzászólások

Kiderül, miért utálják egyes gyerekek a brokkoliféléket

Kiderül, miért utálják egyes gyerekek a brokkoliféléket

A káposztafélék – köztük a karfiol, a brokkoli, a

A fülbemászó zenék úgy terjednek, mint egy vírus

A fülbemászó zenék úgy terjednek, mint egy vírus

London, 2021. szeptember 22., szerda (MTI) – A

Hogyan hódították meg a polinéziaiak a távoli szigeteket?

Hogyan hódították meg a polinéziaiak a távoli szigeteket?

A szakértőket régóta foglalkoztatja a kérdés, hogy az első emberek miként jutottak el a nehezen megközelíthető régiókba.

Hosszabb a világ legnagyobb barlangja, mint eddig hitték

Hosszabb a világ legnagyobb barlangja, mint eddig hitték

Az amerikai Mammoth Cave, azaz Mamut-barlang a világ leghosszabb barlangrendszere, ismert hossza ráadásul egyre nő.

Fütyült nyelvek segíthetnek a delfinek kommunikációjának megértésében

Fütyült nyelvek segíthetnek a delfinek kommunikációjának megértésében

A fütyült nyelvek lényege, hogy a szótagokat és szavakat dallamokká alakítják.

National Geographic 2021. szeptemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 995 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlapNational Geographic 2021. májusi címlapNational Geographic 2021. júniusi címlapNational Geographic 2021. júliusi címlapNational Geographic 2021. augusztusi címlapNational Geographic 2021. szeptemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket